(57)【要約】【課題】  小型化を図りつつもインピーダンスを簡易に調整し得るダイポールアンテナを提案する。【解決手段】  本発明に係るダイポールアンテナ１は、グランド線１３に接続される第１アンテナエレメント２１と、信号線１１に接続され、第１アンテナエレメント２１よりも長い第２アンテナエレメント２２とを備える。この第２アンテナエレメント２２には、第１アンテナエレメント２１の一端から他端までにわたって容量結合している結合部２２Ａが設けられる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド線に接続される第１アンテナエレメントと、
信号線に接続され、前記第１アンテナエレメントよりも長い第２アンテナエレメントと
を備え、
前記第２アンテナエレメントには、容量結合する程度に前記第１アンテナエレメントの一端から他端までにわたって近接する結合部が設けられる
ことを特徴とするダイポールアンテナ。
【請求項２】
前記第２アンテナエレメントにおける前記結合部以外の少なくとも一部は、前記結合部と容量結合している
ことを特徴とする請求項１に記載のダイポールアンテナ。
【請求項３】
前記結合部は、前記第１アンテナエレメントに沿って配置され、前記一部は、前記結合部を基準として前記第１アンテナエレメントが位置する側とは逆側に、前記結合部に沿って配置される
ことを特徴とする請求項２に記載のダイポールアンテナ。
【請求項４】
前記第１アンテナエレメントに外部導体が電気的に接続され、前記第２アンテナエレメントに内部導体が電気的に接続される同軸ケーブル
をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項５】
前記第１アンテナエレメントは、前記外部導体が電気的に接続される接続部と、前記接続部に接続された前記外部導体の軸に沿って延びる本体部とからなる
ことを特徴とする請求項４に記載のダイポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化を図りつつもインピーダンスを簡易に調整し得るダイポールアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の小型電子機器に組み込まれるダイポールアンテナは、一般に、インピーダンスの調整を要する。この調整用のパターンが接続されたダイポールアンテナが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０４３４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のダイポールアンテナでは、アンテナパターンとは別にインピーダンス調整用のパターンが設けられているため、ダイポールアンテナ自体が大型化する傾向にあり、近年における小型化の要請とは逆行する。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化を図りつつもインピーダンスを簡易に調整し得るダイポールアンテナを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため本発明のダイポールアンテナは、グランド線に接続される第１アンテナエレメントと、信号線に接続され、前記第１アンテナエレメントよりも長い第２アンテナエレメントとを備え、前記第２アンテナエレメントには、容量結合する程度に前記第１アンテナエレメントの一端から他端までにわたって近接する結合部が設けられることを特徴とするものである。
【０００７】
このようなダイポールアンテナでは、例えば、第１アンテナエレメントの先端を削ると、その削ったアンテナエレメント部分の電気的負荷を低減することができるのみならず、当該部分における結合部との容量結合をも低減することができる。このため、第２アンテナエレメントが第１アンテナエレメントの一端から他端まで容量結合する結合部を有していない場合に比べて、単位長あたりの電気的負荷の低減量を大きくすることができる。したがって、アンテナパターンとは別にインピーダンス調整用のパターンを設けることなく、かつ、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの距離を離す等の操作を強要することなく、インピーダンスを調整できる。こうして、小型化を図りつつもインピーダンスを簡易に調整し得るダイポールアンテナが提供される。
【０００８】
また、前記第２アンテナエレメントにおける前記結合部以外の少なくとも一部は、前記結合部と容量結合していることが好ましい。
【０００９】
このようにした場合、第１アンテナエレメントの長さを可変することによって共振周波数及びインピーダンスの双方を調整し、第２アンテナエレメントの長さを可変することによって、主に共振周波数を調整することができる。このことは、本発明者らの実験結果から確認されている。
【００１０】
また、前記結合部は、前記第１アンテナエレメントに沿って配置され、前記一部は、前記結合部を基準として前記第１アンテナエレメントが位置する側とは逆側に、前記結合部に沿って配置されることが好ましい。
【００１１】
このようにした場合、単位長あたりの容量結合量をより大きくすることができるため、第１アンテナエレメントの長さを可変することによってインピーダンスの調整量をより大きくすることができる。
【００１２】
また、前記第１アンテナエレメントに外部導体が電気的に接続され、前記第２アンテナエレメントに内部導体が電気的に接続される同軸ケーブルをさらに備えるようにしてもよい。このような同軸ケーブルを備える場合、前記第１アンテナエレメントは、前記外部導体が電気的に接続される接続部と、前記接続部に接続された前記外部導体の軸に沿って延びる本体部とからなることが好ましい。
【００１３】
このようなダイポールアンテナによれば、第１アンテナエレメントの本体部と、その本体部に沿う結合部とが同軸ケーブルと略平行に配置されることになるため、平行に配置されない場合に比べて低背化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、小型化を図りつつもインピーダンスを簡易に調整し得るダイポールアンテナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。
【図２】第１アンテナエレメントの長さを固定とし、第２アンテナエレメントの長さを可変させた場合のＶＳＷＲと周波数との関係を示すグラフである。
【図３】第２アンテナエレメントの長さを固定とし、第１アンテナエレメントの長さを可変させた場合のＶＳＷＲと周波数との関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。
【図５】無線ＬＡＮの使用周波数帯における第１実施形態のダイポールアンテナの放射特性に関する測定結果を示すグラフである。
【図６】無線ＬＡＮの使用周波数帯における第２実施形態のダイポールアンテナの放射特性に関する測定結果を示すグラフである。
【図７】第３実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。
【図８】第４実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るダイポールアンテナの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。図１に示すように、第１実施形態のダイポールアンテナ１は、同軸ケーブル１０、第１アンテナエレメント２１及び第２アンテナエレメント２２を主な構成要素として備えている。
【００１８】
同軸ケーブル１０は、内部導体１１と、内部導体１１の外周面を被覆する絶縁部材１２と、絶縁部材１２の外周面を被覆する外部導体１３と、外部導体１３を被覆するジャケット１４とを有する。
【００１９】
この同軸ケーブル１０における一方の端部ではジャケット１４から外部導体１３が露出され、その外部導体１３から絶縁部材１２が露出され、その絶縁部材１２から内部導体１１が露出される。
【００２０】
第１アンテナエレメント２１は、例えば帯状の導体箔とされ、グランド線が電気的に接続される接続部２１Ａと本線部２１Ｂとを一体として連結したパターンでなる。
【００２１】
本実施形態の場合、接続部２１Ａには、同軸ケーブル１０の外部導体１３がはんだ付け等により電気的に接続される。本線部２１Ｂは、接続部２１Ａに接続された外部導体１３の軸に沿って延び、接続部２１Ａよりも長い部位とされる。この本線部２１Ｂの端部は開放端とされる。
【００２２】
第２アンテナエレメント２２は、例えば、第１アンテナエレメントと同様に帯状の導体箔とされる。この第２アンテナエレメント２２は、第１アンテナエレメント２１の一端から他端までにわたって容量結合している結合部２２Ａと、その結合部から延長する延長部２２Ｂとを一体として連結したパターンでなる。
【００２３】
本実施形態の場合、結合部２２Ａは、第１アンテナエレメント２１に沿って配置されており、接続部２１Ａに沿って配置される第１結合部位２２Ａａと、本線部２１Ｂに沿って配置される第２結合部位２２Ａｂとからなる。第１結合部位２２Ａａには、同軸ケーブル１０の内部導体１１が信号線として電気的に接続される。
【００２４】
一方、延長部２２Ｂは、結合部２２Ａを基準として第１アンテナエレメント２１が位置する側とは逆側に配置される。具体的にこの延長部２２Ｂは、結合部２２Ａの端部から結合部２２Ａと直交する方向に配置される第１延長部位２２Ｂａと、その第１延長部位２２Ｂａの端部から結合部２２Ａの第２結合部位２２Ａｂに沿って配置される第２延長部位２２Ｂｂとからなる。
【００２５】
以上のように、本実施形態のダイポールアンテナ１は、外部導体１３に接続される第１アンテナエレメント２１と、内部導体１１に接続され、第１アンテナエレメントよりも長い第２アンテナエレメント２２とを構成要素として備える。この第２アンテナエレメント２２には、第１アンテナエレメント２１の一端から他端までにわたって容量結合している結合部２２Ａが設けられる。
【００２６】
このようなダイポールアンテナ１では、例えば、第１アンテナエレメント２１の端部を削ると、その削った部分の電気的負荷を低減することができるのみならず、当該部分における結合部２２Ａとの容量結合をも低減することができる。
【００２７】
このため、第２アンテナエレメント２２が結合部２２Ａを有していない場合に比べて、単位長あたりの電気的負荷の低減量を大きくすることができる。したがって、アンテナパターンとは別にインピーダンス調整用のパターンを設けることなく、かつ、第１アンテナエレメント２１と第２アンテナエレメント２２との距離を離す等の操作を強要することなく、アンテナ入出力におけるインピーダンスを調整できる。こうして、小型化を図りつつもインピーダンスを簡易に調整し得るダイポールアンテナが提供される。
【００２８】
また、本実施形態の場合、第２アンテナエレメント２２における結合部２２Ａ以外の延長部２２Ｂは、結合部２２Ａを基準として第１アンテナエレメント２１が位置する側とは逆側に配置される。また、この延長部２２Ｂの一部である第２延長部位２２Ｂｂは、結合部２２Ａの第２結合部位２２Ａｂに沿って配置され、当該第２結合部位２２Ａｂと容量結合している。
【００２９】
このようにした場合、第１アンテナエレメント２１の長さを可変することによって共振周波数及びインピーダンスの双方を調整し、第２アンテナエレメント２２の長さを可変することによって、主に共振周波数を調整することができる。
【００３０】
ここで、第１アンテナエレメント２１及び第２アンテナエレメント２２の一方を固定とし、他方を可変させた場合におけるダイポールアンテナ１の入力特性に関する実験結果を図２及び図３に示す。
【００３１】
図２は、第１アンテナエレメント２１の長さを固定とし、第２アンテナエレメント２２の長さを可変させた場合のＶＳＷＲ(Voltage Standing Wave Ratio)と周波数との関係を示すグラフである。具体的にこの図２では、第１アンテナエレメント２１及び第２アンテナエレメント２２の幅が２ｍｍとされた。一方、第１アンテナエレメント２１における接続部２１Ａの長さが４ｍｍ、本線部２１Ｂの長さが８ｍｍの計１２ｍｍに固定された。他方、第２アンテナエレメント２２における結合部２２Ａの長さが２２ｍｍに、第１延長部位２２Ｂａの長さが１ｍｍに固定され、第２延長部位２２Ｂｂの長さが１５ｍｍ、１３ｍｍ、１１ｍｍのそれぞれに可変された。
【００３２】
図２に示すとおり、共振周波数は、第２アンテナエレメント２２における第２延長部位２２Ｂｂの長さが１５ｍｍの場合にはおおむね２１５０ＭＨｚとなり、１３ｍｍの場合にはおおむね２２５０ＭＨｚとなり、１１ｍｍの場合にはおおむね２３５０ＭＨｚとなった。このことから、第２アンテナエレメント２２の長さを短くするほど、共振周波数が高周波数側にシフトしていることが分かる。一方、ＶＳＷＲは、第２アンテナエレメント２２における第２延長部位２２Ｂｂの長さが１５ｍｍ、１３ｍｍ、１１ｍｍのいずれの場合であってもおおむね１．２程度となった。このことから、第２アンテナエレメント２２の長さが可変してもインピーダンスが同程度であることが分かる。
【００３３】
一方、図３は、第２アンテナエレメント２２の長さを固定とし、第１アンテナエレメント２１の長さを可変させた場合のＶＳＷＲと周波数との関係を示すグラフである。具体的にこの図３では、第１アンテナエレメント２１及び第２アンテナエレメント２２の幅が図２の場合と同様に２ｍｍとされた。一方、第２アンテナエレメント２２における結合部２２Ａの長さが２２ｍｍ、第１延長部位２２Ｂａの長さが１ｍｍ、第２延長部位２２Ｂｂの長さが１３ｍｍに固定された。他方、第１アンテナエレメント２１における接続部２１Ａの長さが４ｍｍに固定され、本線部２１Ｂの長さが１２ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍのそれぞれに可変された。
【００３４】
図３に示すとおり、共振周波数は、第１アンテナエレメント２１における本線部２１Ｂの長さが１２ｍｍの場合にはおおむね２２５０ＭＨｚとなり、１０ｍｍの場合にはおおむね２３５０ＭＨｚとなり、８ｍｍの場合にはおおむね２４００ＭＨｚとなった。このことから、第１アンテナエレメント２１の長さを短くするほど、共振周波数が高周波数側にシフトしていることが分かる。また、ＶＳＷＲは、第１アンテナエレメント２１における本線部２１Ｂの長さが１２ｍｍの場合にはおおむね１．２となり、１０ｍｍの場合にはおおむね１．４となり、８ｍｍおおむね１．９となった。このことから、第１アンテナエレメント２１の長さを可変すると共振周波数とともにインピーダンスも変化することが分かる。
【００３５】
このように、第１アンテナエレメント２１の長さを可変した場合には共振周波数及びインピーダンスの双方を調整でき、第２アンテナエレメント２２の長さを可変した場合には主に共振周波数だけを調整できることが確認された。
【００３６】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。図４に示すように、第２実施形態のダイポールアンテナ２は、第１実施形態とは異なる形状の第２アンテナエレメント３２を備える。
【００３７】
具体的に第１実施形態における第２アンテナエレメント２２（図１）では、結合部２２Ａから１つに繋がるパターンとして延長部２２Ｂが延長していた。これに対し本実施形態における第２アンテナエレメント３２では、結合部２２Ａの中途部位から分岐するパターンとして延長部３２Ｂが延長している。
【００３８】
本実施形態の場合、延長部３２Ｂは、結合部２２Ａにおける第２結合部位２２Ａｂから直交する方向に配置される第１延長部位３２Ｂａと、その第１延長部位３２Ｂａの端部から第２結合部位２２Ａｂに沿って配置される第２延長部位３２Ｂｂとからなる。
【００３９】
以上のように、本実施形態のダイポールアンテナ２では、第２アンテナエレメント３２の延長部３２Ｂが、結合部２２Ａの中途部位から分岐し、その一部３２Ｂｂが結合部２２Ａに沿って配置される。
【００４０】
このようなダイポールアンテナ２によれば、第１実施形態の第２アンテナエレメント２２とは異なる形状の第２アンテナエレメント３２を備えていても、第１実施形態の場合と同様の効果を奏する。すなわち、第１アンテナエレメント２１の長さを可変することによって共振周波数及びインピーダンスの双方を調整し、第２アンテナエレメント３２の長さを可変することによって、主に共振周波数を調整することができる。
【００４１】
ただし、無線ＬＡＮの使用周波数帯（２．４ＧＨｚ〜２．４８３５ＧＨｚ）において良好な放射効率を得る観点では、第１実施形態のダイポールアンテナ１のほうが好適である。
【００４２】
ここで、無線ＬＡＮの使用周波数帯における第１実施形態のダイポールアンテナ１の放射特性に関する測定結果を図５に示し、第２実施形態のダイポールアンテナ２における放射特性に関する測定結果を図６に示す。
【００４３】
図５に示すとおり、第１実施形態のダイポールアンテナ１における放射特性は−３ｄＢ程度となり、図６に示すとおり、第２実施形態のダイポールアンテナ２における放射特性は−６ｄＢ程度となった。この図５と図６との比較から、無線ＬＡＮの使用周波数帯での放射特性としては、第１実施形態のダイポールアンテナ１のほうが良好であることが分かる。
【００４４】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。図７に示すように、第３実施形態のダイポールアンテナ３は、第１実施形態とは異なる形状の第２アンテナエレメント４２を備える。
【００４５】
具体的に第１実施形態における第２アンテナエレメント２２（図１）では、結合部２２Ａにおける第２結合部位２２Ａｂの一端から第２結合部位２２Ａｂと直交する方向に延長した後に屈曲し第２結合部位２２Ａｂに沿って延長する延長部２２Ｂが採用された。これに対し本実施形態における第２アンテナエレメント４２では、結合部２２Ａにおける第２結合部位２２Ａｂの一端から真っ直ぐ第１アンテナエレメント２１の本線部２１Ｂに沿って延長する延長部４２Ｂが採用される。
【００４６】
以上の本実施形態のダイポールアンテナ３によれば、第１実施形態のダイポールアンテナ１と同様に、アンテナパターンとは別にインピーダンス調整用のパターンを設けることなく、かつ、第１アンテナエレメント２１と第２アンテナエレメント４２との距離を離す等の操作を強要することなく、インピーダンスを調整できる。
【００４７】
また、本実施形態の場合、第２アンテナエレメント４２では、結合部２２Ａにおける第２結合部位２２Ａｂのみならず、その第２結合部位２２Ａｂから延長する延長部４２Ｂについても、第１アンテナエレメント２１の本線部２１Ｂに沿った状態とされる。さらに、第１アンテナエレメント２１の本線部２１Ｂは、同軸ケーブル１０に沿った状態とされる。
【００４８】
したがって、本実施形態のダイポールアンテナ３によれば、第１実施形態のダイポールアンテナ１及び第２実施形態のダイポールアンテナ２に比べて、低背化を図ることができる。
【００４９】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態のダイポールアンテナを真上から見た概略図である。図８に示すように、第４実施形態のダイポールアンテナ４は、第１実施形態とは異なる形状の第１アンテナエレメント５１及び第２アンテナエレメント５２を備える。
【００５０】
具体的に第１実施形態における第１アンテナエレメント２１（図１）では、接続部２１Ａの一端からその接続部２１Ａとは直交する方向に延びる本線部２１Ｂが採用された。これに対し本実施形態における第１アンテナエレメント５１では、接続部５１Ａの一端から真っ直ぐ延びる本体部５１Ｂが採用される。
【００５１】
一方、第１実施形態における第２アンテナエレメント２２（図１）では、結合部２２Ａにおける第１結合部位２２Ａａと第２結合部位２２Ａｂとが互いに直交していた。これに対し本実施形態における第２アンテナエレメント５２では、結合部５２Ａにおける第１結合部位５２Ａａと第２結合部位５２Ａｂとが１つのパターンとして真っ直ぐに延びている。
【００５２】
また、第１実施形態における第２アンテナエレメント２２（図１）では、延長部２２Ｂの第１延長部位２２Ｂａが外部導体１３の軸と直交して配置され、第２延長部位２２Ｂａがその軸に沿って配置された。これに対し本実施形態における第２アンテナエレメント５２では、延長部５２Ｂの第１延長部位５２Ｂｂが、接続部５１Ａに接続される外部導体１３の軸に沿って配置され、第２延長部位５２Ｂａがその軸に直交して配置される。
【００５３】
以上の本実施形態のダイポールアンテナ４によれば、第１実施形態のダイポールアンテナ１と同様に、アンテナパターンとは別にインピーダンス調整用のパターンを設けることなく、かつ、第１アンテナエレメント５１と第２アンテナエレメント５２との距離を離す等の操作を強要することなく、インピーダンスを調整できる。
【００５４】
また、第１実施形態のダイポールアンテナ１と同様に、第１アンテナエレメント５１の長さを可変することによって共振周波数及びインピーダンスの双方を調整し、第２アンテナエレメント５２の長さを可変することによって、主に共振周波数を調整することができる。
【００５５】
ただし、低背化の観点では、同軸ケーブル１０に沿った状態にある上記第１実施形態〜第３実施形態のほうが好ましい。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１アンテナエレメント２１又は５１が同軸ケーブル１０の内部導体１１に接続され、第２アンテナエレメント２２、３２、４２又は５２が同軸ケーブル１０の外部導体１３に接続された。しかしながら、第１アンテナエレメント２１又は５１の接続対象は同軸ケーブル１０以外の信号線とすることができ、第２アンテナエレメント２２、３２、４２又は５２の接続対象は同軸ケーブル１０以外のグランド線とすることができる。なお、これら信号線及びグランド線は、ダイポールアンテナ１〜４における必須の構成要素でなくてもよい。同軸ケーブル１０についても同様である。
【００５７】
また、第１アンテナエレメントの形状は上記実施形態以外の形状であってもよい。要するに、グランド線に接続される第１アンテナエレメントであればよい。
【００５８】
また、第２アンテナエレメントの形状は上記実施形態以外の形状であってもよい。要するに、信号線に接続され、第１アンテナエレメントよりも長い第２アンテナエレメントであり、当該第２アンテナエレメントには、第１アンテナエレメントの一端から他端までにわたって容量結合している結合部が設けられていればよい。
【００５９】
なお、この結合部から延長される延長部については、その少なくとも一部が結合部と容量結合していることが好ましい。これは、上述したように、アンテナパターンとは別にインピーダンス調整用のパターンを設けることなく、かつ、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの距離を離す等の操作を強要することなく、インピーダンスを調整できるからである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ゲーム機器等の通信端末に適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・ダイポールアンテナ
１０・・・同軸ケーブル
１１・・・内部導体
１２・・・絶縁部材
１３・・・外部導体
１４・・・ジャケット
２１，５１・・・第１アンテナエレメント
２１Ａ・・・接続部
２１Ｂ，５１Ｂ・・・本線部
２２，３２，４２，５２・・・第２アンテナエレメント
２２Ａ・・・結合部
２２Ａａ，５２Ａａ・・・第１結合部位
２２Ａｂ，５２Ａｂ・・・第２結合部位
２２Ｂ・・・延長部
２２Ｂａ，３２Ｂａ・・・第１延長部位
２２Ｂｂ，３２Ｂｂ・・・第２延長部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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